發(fā)布時間：2022-01-06 14:52

　　316不銹鋼具有高強度、高韌性、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良的性能,廣泛應用于各種復雜工況中,尤其應用于承受循環(huán)載荷的環(huán)境中。工程材料經(jīng)過噴丸強化處理后,在表面形成一定厚度的變質(zhì)層,表面變質(zhì)層的存在有利于抑制疲勞裂紋萌生、阻止裂紋擴展,對于提高材料疲勞性能、疲勞壽命有著非常重要的意義。本文對噴丸后的316不銹鋼進行應變控制下的低周疲勞試驗,應變比為R_ε=0.1,加載頻率為0.1 Hz,在0.3%、0.4%、0.5%三種總應變幅下進行低周疲勞試驗,研究變質(zhì)層、總應變幅對低周疲勞性能、疲勞壽命影響規(guī)律。本課題主要研究結果如下:（1）噴丸強化后,循環(huán)應力幅增大,塑性應變、循環(huán)硬化指數(shù)均減小;隨著總應變幅的增大,循環(huán)應力幅、循環(huán)硬化指數(shù)、塑性應變幅均增大,并且具有相似的變化趨勢,在較大的總應變幅下,噴丸試樣出現(xiàn)二次硬化現(xiàn)象。（2）在較小的總應變幅下,噴丸強化處理能夠提高316不銹鋼的低周疲勞壽命,在較大的總應變幅下,由于存在延性耗竭以及殘余應力釋放,噴丸試樣疲勞壽命低于未噴丸試樣疲勞壽命;應變幅與低周疲勞壽命存在指數(shù)關系,根據(jù)所得數(shù)據(jù),擬合出Coffin-Manson公式。通過課... 

【文章來源】：鄭州大學河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

表面機械滾壓處理后的表面變質(zhì)層（SMRT）

噴丸強化指利用高速運動的彈丸撞擊材料表面，材料表層發(fā)生嚴重的塑性變形，并留下諸多的撞擊坑。噴丸強化一般分為殘余應力強化、組織強化兩類。圖 1.3 所示為單個彈丸撞擊到材料表面引起的殘余應力及組織結構變化示意圖[25]。圖 1.3（a）為噴丸形變層內(nèi)殘余壓應力場，從圖中可以看出噴丸后靠近材料表面處為殘余壓應力，而遠離材料表面則為殘余拉應力，這對于提高材料疲勞壽命是非常有利的。圖 1.3（b）為噴丸形變層的組織結構變化示意圖，從圖中可以看出噴丸后材料表層晶粒內(nèi)出現(xiàn)了大量的位錯，使得位錯密度得到很大提高，同時在亞表層內(nèi)的晶粒內(nèi)部出現(xiàn)了許多亞晶界。對于低周疲勞，較高的位錯密度有利于抑制疲勞裂紋的萌生，噴丸產(chǎn)生的殘余壓應力能夠在疲勞裂紋萌生前相當長的時間內(nèi)起到降低交變載荷中拉應力水平的作用，并且能夠抑制裂紋的擴展。因此，噴丸強化引入的變質(zhì)層能夠有利于提高材料的疲勞性能、疲勞壽命。此外，噴丸強化后，可能發(fā)生相變，如奧氏體鋼噴丸后可能會產(chǎn)生馬氏體相變，織構變化，晶體取向發(fā)生變化，表面粗糙度變化等。一般噴丸后材料表面粗糙度都會增大，這對于材料的疲勞性能、疲勞壽命是非常不利的，需要綜合考慮，以期達到最佳的強化效果。

2 試驗材料及方法驗材料及方法試驗材料課題所用的材料為 AISI316 奧氏體不銹鋼，具有面心立方結構，其量（以質(zhì)量分數(shù)計）如表 2.1 所示，其腐蝕后的微觀結構如圖 2計算其平均晶粒尺寸為 15 μm。表 2.1 AISI316 不銹鋼組成元素及含量（wt-%）Si Mn S P Cr Ni Cu N Mo 0.520 1.140 0.001 0.028 16.510 10.160 0.070 0.050 2.050

【參考文獻】：
期刊論文
[1]表面強化技術在金屬材料中的研究現(xiàn)狀[J]. 李保軍,伍玉嬌,龍瓊,龍紹雷.  熱加工工藝. 2019(06)
[2]三維表面粗糙度測量方法綜述[J]. 何寶鳳,丁思源,魏翠娥,劉柄顯,石照耀.  光學精密工程. 2019(01)
[3]超聲滾壓中顫振對零件表面質(zhì)量的影響[J]. 楊健坤,孟繁萃,趙洪博,張明.  機械與電子. 2018(09)
[4]316不銹鋼電解拋光最佳參數(shù)試驗研究[J]. 劉坤坤,孫伶俐,何聲馨,張二亮.  表面技術. 2018(08)
[5]噴丸時間對GH4169合金表層組織及性能的影響[J]. 郭勝華,鄭海忠,程世平,舒小勇,李貴發(fā).  特種鑄造及有色合金. 2018(07)
[6]7050鋁合金二維超聲滾壓加工表面完整性綜合評價[J]. 鄭建新,任元超.  中國機械工程. 2018(13)
[7]噴丸表面的最佳粗糙度參數(shù)與材料硬度的關系[J]. 何聲馨,劉坤坤,王銳,張二亮,李延民.  鄭州大學學報(工學版). 2019(01)
[8]噴丸對2024鋁合金試樣表面質(zhì)量及疲勞拉伸性能的影響[J]. 王帥,王建明,董國振.  材料保護. 2018(02)
[9]表面機械滾壓對Zr-4合金組織和力學性能的影響[J]. 辛超,徐巍,孫巧艷,肖林,孫軍.  稀有金屬材料與工程. 2017(07)
[10]國產(chǎn)316LN不銹鋼的室溫低周疲勞行為研究[J]. 鐘巍華,魚濱濤,佟振峰,寧廣勝.  熱加工工藝. 2017(08)

博士論文
[1]超聲滾壓對Ti-6Al-4V合金高低周疲勞性能影響研究[D]. 毛淼東.華東理工大學 2018
[2]高錳奧氏體TWIP鋼的循環(huán)變形及疲勞裂紋擴展行為研究[D]. 馬鵬輝.燕山大學 2016
[3]S32205雙相不銹鋼噴丸強化及其組織結構XRD研究[D]. 馮強.上海交通大學 2014
[4]S30432奧氏體不銹鋼噴丸強化及其表征研究[D]. 詹科.上海交通大學 2013
[5]激光沖擊不銹鋼抗腐蝕性能及微觀強化機理研究[D]. 羅開玉.江蘇大學 2012
[6]42CrMo鋼疲勞可靠性分析與裂紋萌生微觀機理研究[D]. 徐楠.山東大學 2006

碩士論文
[1]拉伸應變速率對316不銹鋼微觀組織演變及力學性能的影響[D]. 孫伶俐.鄭州大學 2018
[2]兩種純水射流對18CrNiMo7-6表層強化的試驗研究[D]. 鄧重啟.鄭州大學 2018
[3]混合水射流沖擊強化不同幾何特征表面的研究[D]. 張遠西.鄭州大學 2018
[4]自升式鉆井平臺懸臂梁疲勞強度研究[D]. 裴滿意.江蘇科技大學 2017
[5]激光噴丸強化316L不銹鋼抗氫脆性能研究[D]. 鄭陽.江蘇大學 2016
[6]空化水射流噴丸316不銹鋼的試驗研究與有限元模擬[D]. 雷曉.中國礦業(yè)大學 2014
[7]不同退火溫度和應變速率對Fe-20Mn-0.6C TWIP鋼拉伸性能的影響[D]. 陳盛良.東北大學 2013
[8]蒸壓釜局部結構的有限元分析及結構優(yōu)化[D]. 魏雨婷.武漢工程大學 2013
[9]硼酸鎂晶須增強AZ91D鎂基復合材料中殘余應力的拉曼光譜表征[D]. 胡業(yè)勤.成都理工大學 2010
[10]幾種金屬材料破壞機理與斷裂形式的研究[D]. 洪禮衛(wèi).江南大學 2008



本文編號：3572655